先秦时期墓葬
知识图谱构建与应用

符凡翕、刘千娇、杨林 地球信息科学学报 · 2026 · 28(7): 2209-2224 知识图谱 / TPLinker / 先秦墓葬 / 九大流域 / 大甸子墓地 Neo4j / ArcGIS / FCM 聚类

本文面向先秦时期墓葬资料分散、文本非结构化、关联挖掘困难和传统流水线抽取误差累积等问题,提出一种基于知识图谱的墓葬数据整合与分析框架。研究以墓葬名称为核心构建模式层,涵盖墓葬形式、地理位置、历史朝代、构造样式和随葬器物等关键实体与关系;在数据层采用 TPLinker 联合抽取模型从 992 条考古文本中抽取实体关系,并通过实体对齐、空间转换和 Neo4j 图数据库实现知识融合与存储。基于构建的先秦墓葬知识图谱,论文从宏观九大流域尺度分析墓葬空间分布、构造样式与随葬器物差异,并从微观大甸子墓地尺度探讨墓地分区、墓葬等级和社会分化过程,为考古资料的多源融合与长时序综合研究提供了可计算范式。

先秦墓葬 知识图谱 实体关系抽取 TPLinker 流域分析 社会分层
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01 · 研究背景与问题

墓葬资料是理解先秦社会结构与文化交流的关键入口

先秦时期墓葬资料数量庞大,分布广泛,包含墓葬形制、空间位置、随葬器物、历史阶段与社会等级等丰富信息。但这些资料长期散落于发掘报告、考古简报、期刊论文和文献典籍中,传统人工整理难以支撑跨区域、长时段和多维度的综合分析。

数据碎片化

墓葬信息分散在大量非结构化或半结构化文本中,实体名称、地名、构造样式和器物表述不统一。

关联挖掘困难

传统研究常聚焦单一墓地或单类器物,难以在大范围流域尺度上揭示空间格局与文化传播关系。

抽取模型需适配考古文本

墓葬文本存在实体嵌套和关系重叠问题,流水线式抽取容易产生误差累积,需要联合抽取模型提升稳定性。

992
先秦考古文本
5,538
实体节点
14,235
关系节点
804
大甸子墓地墓葬

02 · 知识图谱构建流程

从考古文本到可查询、可推理、可分析的墓葬知识网络

研究采用“模式层—数据层—应用层”的知识图谱构建路线。模式层通过本体建模定义实体类型和关系类型;数据层利用 TPLinker 完成实体关系联合抽取,并通过实体对齐、空间转换和图数据库存储实现知识融合;应用层则面向流域格局和墓地社会结构开展分析。

S1
模式层:定义墓葬知识的本体结构

模式层以墓葬名称为核心,围绕地理位置、历史朝代、构造样式、随葬器物等实体建立关系网络。主要关系包括所在地、所属朝代、所属构造和随葬品,为后续抽取、融合和查询提供统一语义框架。

Schema Layer Ontology Tomb Entity Relation Types
T2
TPLinker:实体关系联合抽取

研究采用 TPLinker-joint-extraction 模型,通过握手标记方案同时识别实体与关系,能够处理考古文本中的实体重叠和关系重叠问题。实验中实体识别 F1 达到 90.57%,关系抽取 F1 达到 86.64%,验证了其在中文考古文本中的适用性。

TPLinker Joint Extraction Handshaking Tagging SEO / EPO
F3
知识融合:实体对齐与同义归并

针对考古报告中同一概念的多种表述,研究利用余弦相似度进行实体相似性计算,将“竖穴土坑墓”“土坑竖穴式”等同义或近义表达进行归并,减少图谱冗余并提升查询一致性。

Entity Alignment Cosine Similarity Synonym Merge Knowledge Fusion
G4
空间转换与图数据库存储

研究借助 ArcGIS 将墓葬行政区划位置转换为九大流域空间单元,使图谱不仅能表达语义关系,也能支持空间统计与区域比较。最终图谱存储于 Neo4j,形成包含 5,538 个实体节点和 14,235 个关系节点的墓葬知识网络。

ArcGIS River Basin Units Neo4j Graph Database

图谱核心实体

  • 墓葬名称:图谱组织的核心节点。
  • 地理位置:支撑行政区划与流域转换。
  • 历史朝代:用于长时段文化演变分析。
  • 构造样式:反映墓葬工程技术与地域适应。
  • 随葬器物:揭示身份等级、技术交流与文化属性。

模型训练参数

  • learning_rate:1e-3。
  • scheduler:CAWR。
  • batch_size:16。
  • epochs:20。
  • max_seq_len:64。

03 · 宏观流域格局与微观墓地社会结构

图谱揭示先秦墓葬的地域差异与社会分层过程

基于知识图谱,研究从九大流域尺度分析先秦墓葬的空间分布、构造样式和随葬器物差异;同时以大甸子墓地为微观案例,通过 FCM 聚类、泰森多边形、墓葬规模和随葬品价值分析,探讨墓地分区、家族单元和社会分化。

669
长江流域墓葬数量
389
松辽河流域墓葬数量
330
淮河流域墓葬数量
292
黄河流域墓葬数量
流域 / 区域 主要墓葬与器物特征 文化解释
长江流域 墓葬数量最多;土墩墓突出;铜剑等身份象征器物重要。 反映稻作农业基础和楚文化扩张,也体现南方高地下水位环境适应。
松辽河流域 石棚墓、石室墓和石器比例较高。 与辽东半岛石材资源和夏家店下层文化区域传统相关。
淮河流域 墓葬数量较多,文化延续性强,出现瓮棺葬与砖室墓。 气候、保存条件和南北文化过渡位置共同影响墓葬体系。
内陆河流域 集中于新疆绿洲。 体现早期东西方文化交流与绿洲通道作用。
东南诸河 瓷盂、瓷罐等瓷器特色明显。 反映早期制瓷技术成熟及区域工艺差异。

宏观尺度主要发现

  • 竖穴土坑墓是全国范围内的主导墓葬形式。
  • 长江流域土墩墓数量突出,与环境适应和区域文化相关。
  • 松辽河流域石棚墓和石室墓体现石材资源利用。
  • 陶罐是分布最广的基础随葬品。
  • 铜剑在多个流域位居前列,具有身份和权力象征意义。

大甸子墓地微观分析

  • 通过 FCM 聚类与泰森多边形划分墓地空间分区。
  • 北区以 A 型陶鬲为主要特征,可细分为多个家族单元。
  • 中区和南区以 B 型、C 型陶鬲为主,体现不同家族集团互动。
  • 大型墓主要集中在北 1、北 4、北 5 区。
  • 各等级墓葬空间混杂但等级界限分明,显示阶级化特征。
时期 墓葬规模 CV 随葬品价值 CV 相关系数 r 社会结构解释
早期 0.65 0.93 0.15 不平等开始出现,但墓葬规模与随葬品价值关联较弱。
中期 1.10 1.97 0.58 社会分化最剧烈,墓葬规模与随葬品价值显著正相关,是墓地发展巅峰期。
晚期 0.92 1.98 0.02 不平等程度有所减弱,但整体社会阶级化特征已经形成。
核心发现:知识图谱不仅能把碎片化考古文本整合为结构化数据,还能将墓葬的“地点—年代—形制—器物”关系转化为可计算网络,从而支持跨流域文化比较和单一墓地社会结构重建。

04 · 结论、贡献与未来展望

知识图谱为考古资料整合和社会结构研究提供新范式

本研究验证了 TPLinker 联合抽取模型在中文考古文本中的有效性,并构建了先秦墓葬知识图谱。基于该图谱,研究揭示了不同流域墓葬文化的区域差异,也在大甸子墓地案例中识别出家族分区、等级分化和社会演变过程。

抽取模型有效

TPLinker 在实体识别和关系抽取中分别达到 90.57% 和 86.64% 的 F1 值,适合处理中文考古文本中的重叠实体与复杂关系。

图谱融合多源知识

图谱涵盖五类实体和四类关系,实现墓葬位置、年代、构造与随葬器物之间的结构化链接和图数据库存储。

支撑考古解释

九大流域分析揭示地域性墓葬差异,大甸子墓地分析证实社会分层,为古代社会结构研究提供定量依据。

应用价值

  • 支撑考古文本资料的自动抽取与结构化管理。
  • 支持墓葬文化跨区域、长时段综合比较。
  • 辅助分析随葬器物、墓葬形制与社会等级之间的关系。
  • 为考古知识库、数字博物馆和文化遗产智能检索提供基础。

局限与未来方向

  • 部分墓葬文本地理位置仅精确到县级,影响空间定位精度。
  • 现代九大流域划分与先秦实际文化区划并不完全一致。
  • 未来可加入墓主性别、年龄、DNA 血缘关系等生物考古数据。
  • 可进一步结合时空知识图谱和图神经网络,探索文化传播与社会网络演化。